ISSN: 1410-8917
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 19 (3) (2016) : 111 – 117
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa
Sintesis Semikonduktor TiO 2 serta Aplikasinya pada Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC) Menggunakan Dye Indigo Carmine
Winda Risky Aprilla a , Abdul Haris a*
a Analytical Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University, Jalan Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang
* Corresponding author: a.haris@live.undip.ac.id
A r t i c l e   I n f o

## A b s t r a c t
Keywords:
DSSC, TiO 2 , Indigo Carmine
DSSC is one of environmentally friendly alternative energy. DSSC converts solar energy into  electrical  energy.  DSSC  consists  of  semiconductor  electrodes,  dyes,  opponent electrode  and  electrolyte.  The  purpose  of  this  research  was  to  synthesize  the  TiO 2 semiconductors used as working electrodes in DSSC and applied in the sun. The steps were the  synthesis  of  TiO 2 ,  characterization  using  XRD  and  SEM  EDX,  preparation  of semiconductor electrode, preparation of counter electrode, electrolyte preparation I - /I 3 - , preparation of indigo carmine dye, fabrication of DSSC, and measurement of current and voltage of DSSC made. From the results of this study, it was obtained that the maximum wavelength indigo carmine was 610.5 nm. TiO 2 thin layer divergence showed the intensity of the diffraction pattern is quite high with a peak of 2 θ i.e. 24.65°; 47.45°; and 37.21° with a  crystal  size  of  14.04  nm.  The  morphology  of  the  thin  layer  TiO 2 surface  at  3,000x magnification  showed  a  porous  and  spherically  porous  surface  of  TiO 2 .  EDX  results showed that the detected Ti composition was 56.88% and the detected O was 38.02%. The current and voltage values of DSSC were 1.37 μ A and 68.47 mV respectively.

## A b s t r a k
Kata Kunci: DSSC, TiO 2 , Indigo Carmine
DSSC merupakan  salah satu energi alternatif yang ramah lingkungan. DSSC mengubah energi surya menjadi energi listrik. DSSC terdiri dari elektroda semikonduktor, pewarna, elektroda  lawan  dan  elektrolit.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  mensintesis semikonduktor TiO 2 yang digunakan sebagai elektroda kerja pada DSSC dan diaplikasikan di  bawah  sinar  matahari.  Tahapan  yang  dilakukan  adalah  sintesis  TiO 2 ,  karakterisasi menggunakan  XRD  dan  SEM  EDX,  penyiapan  elektroda  semikonduktor,  pembuatan elektroda  lawan,  penyiapan  elektrolit  I-/I3-,  penyiapan  pewarna  indigo  carmine, pembuatan DSSC, serta pengukuran arus dan tegangan DSSC yang dibuat. Dari hasil dari penelitian ini, diperoleh panjang gelombang maksimum indigo carmine adalah 610,5 nm. Difraktogram lapis tipis TiO 2 menunjukkan intensitas pola difraksi cukup tinggi dengan puncak  2 θ yaitu  24,65°;  47,45°;  dan  37,21°  dengan  ukuran  kristal  sebesar  14,04  nm. Morfologi permukaan lapis tipis TiO 2 pada perbesaran 3.000x menunjukkan permukaan TiO 2 yang berpori dan berbentuk sperik. Hasil EDX menunjukkan bahwa unsur Ti yang terdeteksi sebesar 56,88% dan unsur O yang terdeteksi sebesar 38,02%. Nilai arus dan tegangan DSSC sebesar 1,37 μA dan 68,47 mV.

## 1. Pendahuluan
Kebutuhan energi diprediksikan semakin meningkat sebesar 70% antara tahun 2000 sampai 2030. Cadangan sumber  energi  yang  berasal  dari  fosil  di  seluruh  dunia
diperkirakan hanya sampai 40 tahun untuk minyak bumi. Sumber  energi  yang  berasal  dari  fosil  saat  ini menyumbang  87,7%.  Tenaga  air,  tenaga  angin, geothermal,  biomassa,  sumber  energi  matahari
menyumbang  12,3%  [1].  Salah  satu  dampak  yang ditimbulkan jika menggunakan bahan bakar fosil adalah global warming .
Ketergantungan tinggi terhadap sumber energi fosil yang  tidak  terbarukan  menempatkan  krisis  energi sebagai masalah teratas yang akan dihadapi manusia [2]. Upaya  pencarian  sumber  energi  terbarukan  sebaiknya memenuhi  syarat  yaitu  biaya  ekonomis  dan  tidak berdampak negatif terhadap lingkungan.
Menurut  Gratzel  [3],  salah  satu  solusi  yang memungkinkan untuk tantangan energi tersebut adalah pemanfaatan energi matahari yang melimpah, kontinyu, bersih,  dan  terbarukan  dengan  efisiensi  tinggi.  Energi surya yang saat ini mulai dikembangkan yaitu teknologi DSSC ( Dye Sensitized Solar Cell ) yang dapat mengkonversi sinar  tampak  menjadi  energi  listrik  berdasarkan sensitivitas lebar bandgap dari bahan semikonduktor [4].
Komponen DSSC terdiri dari nanopori TiO 2 , molekul zat  warna  ( dye )  yang  teradsorpsi  di  permukaan  TiO 2 , katalis  pada  elektroda  perlawanan  dan  kaca  konduktif. Keunggulan dari  DSSC adalah tidak memerlukan bahan dengan  kemurnian  tinggi  sehingga  biaya  produksinya relatif  rendah.  Namun  demikian,  DSSC  memiliki kelemahan yaitu stabilitasnya rendah karena penggunaan  elektrolit  cair  yang  mudah  mengalami degradasi atau kebocoran [5].
Penyerapan  cahaya  pada  DSSC  dilakukan  oleh molekul  zat  warna  ( dye )  dan  pemisahan  muatan  oleh semikonduktor yang memiliki celah pita besar. Salah satu semikonduktor  bercelah  pita  besar  yang  sering digunakan adalah Titanium oksida (TiO 2 ) yang memiliki celah pita sebesar 3,2 eV. Untuk aplikasinya dalam DSSC, TiO 2 harus memiliki permukaan yang luas sehingga zat warna ( dye ) yang terserap lebih banyak dan hasilnya akan meningkatkan arus foton. Oleh sebab itu cara pelapisan TiO 2 merupakan  salah  satu  faktor  dalam  peningkatan efisiensi DSSC [6, 7].
Ada  beberapa  metode  yang  dapat  digunakan  untuk preparasi  elektroda  ZnO  seperti slip  casting [8], doctor blade [9], spin  coating [10]  dan spray coating [11].  Dari teknik-  teknik  tersebut,  metode  yang  akan  digunakan pada  penelitian  ini  adalah  metode doctor  blade . Dibandingkan  dengan  metode  yang  lain  metode doctor blade dipilih  karena  mudah  penggunaannya,  murah peralatannya, dan ketebalan lapisan semikondutor dapat dikontrol.
Pembuatan DSSC ini menggunakan zat warna ( dye ) indigo carmine karena memiliki panjang gelombang yang masih terdapat pada rentang panjang gelombang tampak sehingga  memungkinkan  menyerap  foton  lebih  banyak dan  diharapkan  dapat  terikat  dengan  semikonduktor TiO 2 .

## 2. Metode Penelitian

## Alat dan Bahan
Peralatan gelas, neraca analitik (Ohaus), pipet tetes, magnetik stirer , cawan petri, furnace , multimeter digital, spektrofotometri  UV-Vis,  D ifraksi  Sinar-X (XRD)  dan
Scanning  Electron  Microscopy (SEM).  Titanium  tetra klorida, etanol, akuademin, amoniak, kalium iodida (KI), iodida  (I 2 ),  polivinil  alkohol  (PVA),  karbon,  indigo carmine,akuades.
Sintesis semikonduktor TiO 2
Proses pembuatan sol gel TiO 2 dilakukan dengan cara titanium tetra klorida (TiCl 4 ) dilarutkan kedalam larutan akuademin dan dilakukan penambahan etanol (C 2 H 5 OH) dengan  perbandingan  TiCl 4 dan  etanol  yaitu  1:10. Kemudian  larutan  diaduk  dengan magnetic  stirrer pada temperatur  ruang  dan  dilakukan  penambahan  NH 4 OH sampai  pH  4-5  sehingga  terbentuk  endapan  berwarna putih.  Kemudian  dilakukan  pendiaman  selama  12  jam. Hasil  endapan  tersebut  kemudian  disentrifugasi  dan dicuci  menggunakan  akuademin.  Endapan  putih  yang diperoleh  kemudian  dioven  pada  suhu  200 o C  selama  4 jam dan dikalsinasi pada suhu 500 o C selama 4 jam.

## Pembuatan elektroda kerja
Bubuk  TiO 2 hasil  sintesis  terlebih  dahulu  dibentuk menjadi  pasta  TiO 2 agar  bisa  dilekatkan  pada  kaca  FTO dengan  cara doctor  blade .  Sebanyak  1,5  g  PVA ditambahkan  ke  dalam  13,5  mL  akuades  dan  distrirer pada suhu 80 o C selama 30 menit sehingga terbentuk gel. Suspensi yang telah dibuat ditambahkan pada TiO 2 hasil sintesis  dengan  perbandingan  0,5  g  TiO 2 dicampur dengan  15  tetes  atau  0,75  mL  PVA  dan  digerus menggunakan  mortar.  Hasil  campuran  tersebut dilekatkan  pada  kaca  FTO  dengan  cara doctor  blade dengan  bantuan  batang  pengaduk  untuk  meratakan pasta.  Kemudian  lapisan  dikeringkan  pada  suhu  70 o C selama 10 menit.
Sebanyak 0,04 g indigo carmine dilarutkan dalam 100 mL  etanol  untuk  mendapatkan  larutan  induk indigo carmine . Untuk pengukuran panjang gelombang serapan maksimum  dari  senyawa indigo  carmine digunakan spektrofotometer UV-Vis. Kaca FTO yang telah terlapisi TiO 2 kemudian direndam pada larutan dye indigo carmine selama  24  jam  sehingga  didapatkan  lapis  tipis  TiO 2 berwarna  biru  yang  akan  digunakan  sebagai  elektroda kerja pada sel DSSC.
Pembuatan Elektroda Perlawanan ( Counter Electroda)
Sebagai  sumber  karbon  digunakan  grafit  dari baterai.  Grafit  digerus  dengan  menggunakan  mortar sampai halus. Sebanyak 0,5 gram serbuk PVA dicampur dengan 4,5 ml akuades yang kemudian dipanaskan pada suhu  80 0 C  sampai  tercampur  sempurna.  Kemudian  di dalam  campuran  ditambahkan  sebanyak  4,5  gram karbon.  Hasil  campuran  tersebut  kemudian  dilapiskan pada bagian konduktif kaca, setelah itu dipanaskan pada suhu 450 0 C selama 15 menit [12].

## Pembuatan Elektrolit
Elektrolit dibuat dengan melarutkan 0,83 gram (0,5 M) KI ke dalam 10 ml akuades pada suhu 20 0 C kemudian ditambahkan  0,127  gram  (0,05  M)  I 2 kedalam  larutan tersebut.  Campuran  tersebut  diaduk  dengan magnetic stirrer selama satu jam hingga homogen.

## Perakitan DSSC (Dye-Sensitized Solar Cell)
Setelah  masing-masing  komponen  DSSC  telah selesai  dibuat,  maka  langkah  perakitan  untuk membentuk  sel  surya.  Pada  kaca  FTO  dibersihkan terlebih  dahulu  dari  kotoran  yang  menempel  dengan menggunakan  etanol,  kemudian  dicuci  dengan menggunakan  aquades.  Agar  struktur  selnya  mantap sepasang substrat ukuran 5 x 2 cm 2 dilakukan perekatan dengan Scoth  tipe ,  pada  salah  satu  sisinya  sehingga tersisa  4  x  2  cm 2 pada  substrat  yang  terlihat.  Substrat pertama  diambil  dan  sisi  tersebut  kemudian  lapisi dengan pasta TiO 2 sampai merata dengan metode doctor blade. Kemudian dioven pada suhu 70 0 C selama 30 menit. Elektroda kerja TiO 2 tersebut kemudian direndam dalam larutan dye selama 24 jam. Elektroda kerja TiO 2 tersebut kemudian ditutup dengan elektroda perlawanan karbon dan dijepit pada kedua sisinya dengan struktur sandwich . Penambahan elektrolit cair disela-sela kedua elektroda.

## Pengukuran Arus dan Tegangan DSSC
Kinerja sel surya lapis tipis TiO 2 yang tersensitasi zat warna dilakukan melalui pengukuran arus dan tegangan. Rangkaian  pengukuran  sel  DSSC  dilakukan  dengan multimeter dan cahaya matahari sebagai sumber cahaya.

## Karakterisasi Material
Karakteristik semikonduktor TiO 2 dilakukan melalui karakteristik  morfologi  permukaan  dengan Scanning Electron Microscopy (SEM EDS) dan karakterisasi bentuk kristal  semikonduktor  TiO 2 dilakukan  dengan  difraksi sinar-X (XRD). Analisis absorpsi zat warna indigo carmine menggunakan spektrometri UV-Vis.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Sintesis bahan semikonduktor TiO 2
Titanium  oksida  disintesis  dengan  metode sol  gel menggunakan  prekursor  TiCl 4 (titanium  klorida). Pada proses  ini  terjadi  perubahan  fasa  dari  suspensi  koloid (sol)  membentuk  fasa  cair  kontinyu  (gel),  biasanya berlangsung melalui langkah hidrolisis dari titanium (IV) alkoksida  dilanjutkan  oleh  proses  kondensasi  [13]. Pembuatan  semikonduktor  TiO 2 dimulai  dengan melarutkan TiCl 4 dalam akuademin kemudian dilakukan penambahan  alkohol(C 2 H 5 OH),  reaksi  ini  bersifat eksotermik  dan  menghasilkan  gas  HCl  dalam  jumlah yang  besar  .  Lamanya  proses  pencampuran  dapat meningkatkan  hilangnya  komponen  Cl  dalam  larutan membentuk gas HCl [14]. Hal ini terjadi karena Cl - yang berikatan  dengan  atom  Ti 4+ tergantikan  oleh  gugus - OC 2 H 5 dalam  etanol  yang  bersifat  lebih  elektronegatif sehingga pada akhir reaksi terbentuk senyawa Ti(OC 2 H 5 ) 4 dan  sejumlah besar  gas  HCl. Reaksi  yang  terjadi  adalah sebagai berikut:
Dari  reaksi  ini  larutan  akan  bersifat  asam  karena sebagian  HCl  akan  terlarut  disamping  gas  HCl  yang timbul  dalam  reaksi.  Proses  hidrolisis  gugus  alkoksida dan  kondensasi  merupakan  proses  yang  terlibat  dalam pembentukan sol gel. Pada proses hidrolisis, ammonium
hydroxide (NH 4 OH) ditambahkan ke dalam larutan untuk meningkatkan  pH  hingga  4-5  karena  pada  pH  tersebut akan terbentuk spesi sol logam hidroksida [15].
Reaksi hidrolisis yang terjadi adalah sebagai berikut:
Setelah pengadukan larutan menggunakan magnetik stirer selama 30 menit diperoleh larutan kental berwarna putih yang mirip seperti susu ( milk suspention ) dan  pendiaman  selama  12  jam  diperoleh  partikel  yang mengendap. Endapan kemudian di sentrifugasi. Endapan yang  terbentuk  merupakan  titanium  hidroksida  yang berwarna putih. Selanjutnya, endapan yang dihasilkan di oven  pada  suhu  200 o C  selama  4  jam  ,  pada  saat  ini berlangsung  pembentukan  formasi  TiO 2 amorph.  TiO 2 amorph yang dihasilkan kemudian dikalsinasi pada suhu 500 o C.  Kalsinasi  berlangsung  untuk  membentuk  bubuk TiO 2 putih yang berfase anatase.
Gambar 1. TiO 2 powder hasil sintesis
Reaksi  pembentukan nanoporous titanium  oksida memiliki tahap reaksi kondensasi sebagai berikut:

## Karakterisasi Semikonduktor TiO 2 Menggunakan XRD
Karakterisasi  menggunakan  instrumen X-Ray Diffraction (XRD)  bertujuan  untuk  mendapatkan informasi  mengenai  fasa  kristalin  dan  ukuran  kristal TiO 2 .  Hasil  yang  diperoleh  dari  pengukuran  dengan menggunakan instrumen XRD adalah grafik difraktogram.  Dalam  pengujian  ini  digunakan  sinar  X dari radiasi K α yang dibangkitkan dari katoda Cu dengan panjang  gelombang  1,54 Å.  Dari  analisa  XRD  terhadap TiO 2 yang  ditunjukkan  pada  gambar  menandakan  TiO 2 mempunyai fasa kristal anatase sesuai JCPDS no.21-1272.
Gambar 2. Difatogram semikonduktor TiO 2 hasil sintesis Data difraktogram semikonduktor
TiO 2 menunjukkan  ada  3  puncak  yaitu  pada  2 θ yaitu  24,65  ; 47,45; dan 37,21 serta jarak antar bidang (d) sebesar 3,60 ;  1,91;  dan  2,4  Ǻ.  Hasil  difraktogram  kemudian dicocokkan  kembali  dengan  data  yang  terdapat  dalam The  Joint  Committee  On  Powder  Diffraction  Standart (JCPDS)  untuk  mendukung  hasil  analisis.  Berikut  data JCPDS  dan  analisis  senyawa  yang  terbentuk  dari  TiO 2 hasil sintesis.
Tabel 1: Data JCPDS dan hasil sintesis TiO 2
Dari  data  terlihat  bahwa  intensitas  pola  difraksi sampel  cukup  tinggi  menandakan  TiO 2 mempunyai derajat  kristalinitas  yang  baik.  Dengan  menggunakan persamaan  Scherrer  pada  indeks  bidang  miller  (101), ukuran kristal yang terhitung yaitu 14,04 nm.
Dari hasil yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa TiO 2 hasil sintesis cocok untuk diaplikasikan dalam DSSC karena  mempunyai  fasa  kristal  anatase  yang  memiliki kemampuan  fotoaktif  yang  tinggi.  Selain  itu  derajat kristalinitas sampel ini cukup baik dilihat dari intensitas puncak  difraksi  yang  tinggi  dan  tegas,  dengan  derajat kristalinitas yang baik maka proses difusi elektron di TiO 2 akan  lebih  cepat  yang  implikasinya  proses  transfer elektron  untuk  DSSC  secara  keseluruhan  akan  lebih tinggi sehingga akan meningkatkan efisiensi DSSC.

## Karakterisasi Menggunakan SEM-EDS
Analisis  SEM (Scanning  Electron  Microscopy) bertujuan  untuk  mengetahui  struktur  morfologi permukaan  semikonduktor  TiO 2. Gambar  3  merupakan hasil analisis SEM semikonduktor TiO 2 .
Gambar 3. Hasil SEM TiO 2
Hasil  citra  SEM  pada  perbesaran  3000x  memiliki morfologi  yang berpori.  Sifat berpori  ini  penting dalam aplikasi  partikel  TiO 2 sebagai  material  sel  surya tersensitasi zat warna (DSSC). Sifat berpori memberikan manfaat semakin banyaknya kemungkinan molekul dye yang  bisa  terjerap.  Distribusi  ukuran  partikel  tampak tidak seragam yang diakibatkan terjadinya penggumpalan.  Dapat  diamati  adanya  bongkahan bongkahan besar yang kemungkinan hasil penggumpalan.  Terlihat  permukaan  partikel  berubah menjadi bentuk spheric (berbentuk bola).
Karakterisasi  semikonduktor  TiO 2 menggunakan EDS  ( Energy  Dispersive  X-ray  Spectroscopy )  digunakan untuk  mengetahui  komposisi  unsur  dalam  suatu permukaan sampel.
Gambar 4. Spektra EDS TiO 2
Dari spektra EDS hasil analisis semikonduktor  TiO 2 didapatkan  data  komposisi  unsur-unsur  yang  terdapat pada permukaan semikonduktor TiO 2 , yang dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2: Hasil analisis EDS pada semikonduktor TiO 2
Pada tabel 2 dapat diketahui adanya unsur Ti sebesar 56,88 % dan unsur O sebesar 38,02 %. Adanya unsur Ti dan O menunjukkan terbentuknya senyawa  TiO 2 . Tetapi senyawa  TiO 2 yang  dihasilkan  tidak  murni  dikarenakan masih  adanya  unsur  C  sebesar  5,09%.  Adanya  unsur  C kemungkinan  disebabkan  karena  unsur  C  tidak
terdekomposisi  sempurna  pada  saat  kalsinasi.  Hal  ini mungkin  terjadi  karena  suhu  yang  digunakan  kurang tinggi sehingga unsur C tidak teruapkan seluruhnya.

## Pembuatan Larutan Zat Warna
Sebanyak  0,04  gram  zat  warna indigo  carmine ditambahkan dalam etanol sebanyak 100 mL, kemudian diaduk  hingga  menjadi  homogen  dan  dianalisis menggunakan UV-Vis. Analisis spektrofotometri UV-VIS pada indigo  carmine dilakukan  untuk  mengetahui absorpsi  panjang  gelombang  maksimum  pada indigo carmine . Hasil spektra UV-Vis indigo carmine ditunjukkan pada gambar 5.
Gambar 5. Hasil UV-Vis Indigo carmine
Dari  data  pada  gambar  diperoleh  puncak  pada panjang  gelombang  610,5  nm dengan absorbansi  0,630 menandakan bahwa indigo carmine dapat mengabsorpsi cahaya maksimal dengan panjang gelombang 610,5 nm yang masih dalam spektrum cahaya tampak.
Pembuatan Elektroda TiO 2 dengan Teknik Doctor Blade
TiO 2 hasil  sintesis  harus  terlebih  dahulu  dibentuk menjadi pasta TiO 2 agar dapat dilapiskan pada kaca FTO ( Fluorine  Tin  Oxide )  yang  nantinya  akan  digunakan sebagai  elektroda  kerja  pada  rangkaian  DSSC  ( Dye sensitized solar cell ). Penambahan PVA berfungsi sebagai pengikat dalam pembuatan pasta TiO 2 .
Metode  pelapisan  yang  dipilih  adalah  dengan menggunakan teknik doctor blade karena preparasi yang mudah. Pasta TiO 2 dideposisikan di atas area kaca yang telah  dibuat  dengan  metode  doctor  blade  yaitu  dengan bantuan  batang  pengaduk  untuk  meratakannya.  Pasta TiO 2 yang  telah  rata  kemudian  dioven  pada  suhu  70 o C selama  10  menit  agar  terjadi  kontak  yang  baik  antara pasta dengan FTO (Fluorine Tin Oxide ).
Elektroda TiO 2 yang dihasilkan kemudian direndam dalam  larutan dye  indigo  carmine selama  24  jam. Perendaman  dilakukan  dalam  waktu  yang  lama  dapat menyebabkan dye yang terikat pada elektroda TiO 2 lebih besar. Lama perendaman elektroda  TiO 2 dalam dye juga mempengaruhi  voltase  dan  arus  keluaran.  Semakin banyak dye yang  terikat  pada  elektroda  TiO 2 maka semakin  banyak  pula  energi  foton  yang  terserap  dalam elektroda TiO 2.

## Gambar 6. Perendaman elektroda kerja pada dye
Gambar 7. Elektroda kerja terlapisi dye

## Aplikasi DSSC Menggunakan Indigo Carmine pada Sinar Matahari
Dye sensitized solar cell (DSSC) terdiri dari elektroda kerja,  elektroda  lawan,  serta  elektrolit.  Pada  DSSC, elektroda  kerja  dan  elektroda  lawan  disusun  seperti sandwich.  Ruang  diantara  keduanya  diteteskan  secara merata  elektrolit  yang  berfungsi  sebagai  penyumbang elektron.  Kaca  substrat  berkonduksi  yang  berperan dalam transfer elektron pada penelitian ini menggunakan kaca FTO ( Fluorine Tin Oxide ).
Pengujian DSSC menggunakan semikonduktor  TiO 2 dan  dye  indigo  carmine  dilakukan  dibawah  sinar matahari dengan menghubungkan DSSC pada potensiometer 50 kΩ. Kemudian dilakukan pengukuran arus dan tegangan. Dimana arus dihubungkan secara seri dan tegangan dihubungkan secara paralel terhadap DSSC.
Dalam  DSSC  tegangan  yang  timbul  karena  adanya perbedaan  tingkat  energi  konduksi  elektroda  TiO 2 dengan  potensial  elektrokimia.  Dan  arus  yang  timbul dipengaruhi oleh (intensitas) foton yang diserap dye dan akan di transfer oleh elektrolit.
Mekanisme  produksi arus  listrik  pada DSSC adalah berawal dari foton yang menembus elektroda kerja yang akan  diabsorb  oleh  zat  warna indigo  carmine dan mengeksitasi elektron dari molekul zat warna ke keadaan tereksitasi.  Melalui  transfer  muatan,  elektron  yang berada  pada  keadaan  tereksitasi  akan  turun  ke  pita konduksi dari TiO 2 . Selanjutnya pada pita konduksi TiO 2 , elektron akan mengalir melalui rangkaian dan terkumpul di elektroda perlawanan. Pasangan redoks elektrolit I 3 - /I - akan  memberikan  elektron  ke  molekul sensitizer yang telah  kehilangan  elektronnya  akibat  peristiwa  suntikan elektron ke pita konduksi TiO 2 . Proses ini akan berulang terus menerus.
Berdasarkan  pengukuran,  diperoleh  data  arus  dan tegangan.  Sehingga  hubungan  arus  dan  tegangan terhadap  waktu  dengan  menggunakan  sumber  cahaya matahari dapat dilihat dari gambar 9 dan 10 berikut :
Gambar 9. Grafik Hubungan Arus Terhadap Waktu
Gambar 10. Grafik Hubungan Tegangan Terhadap Waktu
Arus  dan  tegangan  rataan  yang  dihasilkan  pada penelitian ini yaitu sebesar 1,37 μA dan 68,47 mV dengan waktu  penyinaran  selama  8  menit.  Arus  listrik  yang dihasilkan  masih  rendah  yaitu  dalam  skala  mikro  dan tegangan  dalam  skala  mili  volt.  Dari  gambar9  dan gambar10  dapat  disimpulkan  arus  dan  tegangan  tidak stabil  atau  cenderung  menurun  dengan  bertambahnya waktu  penyinaran.  Banyak  faktor  yang  mempengaruhi nilai  arus  dan  tegangan  pada  DSSC  diantaranya  adalah luas  area  aktif  yang  digunakan,  sensitizer,  jenis elektrolit,  dan  teknik  preparasi  pelekatan  pasta  TiO 2 ke kaca konduktif FTO.
Adanya  hambatan  yang  besar  dalam  rangkaian  sel dapat mengurangi reduksi I 3 - pada permukaan elektroda sehingga menghasilkan arus yang kecil. Dalam penelitian ini  digunakan  elektrolit  cair, dimana  elektrolit  tersebut semakin  lama  digunakan  akan  semakin  habis  karena menguap,  sehingga  menghasilkan  siklus  transfer elektron yang kurang maksimal.
Teknik  preparasi  juga  memberikan  pengaruh terhadap  nilai  efisiensi,  hal  tersebut  dikarenakan  pada penelitian  ini  menggunakan  metode doctor  blade untuk pelapisan pasta TiO 2 pada kaca FTO. Metode doctor blade memiliki  kelemahan  yaitu  ketebalan  pelapisan  yang tidak  rata  pada  permukan  kaca  FTO  yang  dilapisi. Semakin  tebal  lapisan  TiO 2 maka  akan  semakin  banyak zat warna yang terabsorpsi. Dengan seiring bertambahnya  partikel  TiO 2 maka  semakin  banyak dye yang terikat pada partikel TiO 2 .

## 4. Kesimpulan
Telah  disintesis  semikonduktor  TiO 2 dengan prekursor  titanium  klorida  dan  etanol  yang  dilekatkan pada  kaca  FTO  dengan  metode doctor  blade . Hasil  XRD menunjukkan telah tersintesis TiO 2 dengan fase anatase dengan ukuran kristal yang dihitung dengan persamaan scherer  sebesar  14,04  nm  dan  hasil  EDS  menunjukkan komposisi  C,  Ti,  O  yang  menunjukkan  telah  terbentuk senyawa  TiO 2 .  Morfologi  permukaan  TiO 2 memiliki  pori (berpori)  yang  ditunjukkan  dengan  analisis  SEM. Telah dihasilkan prototype  dye-sensitized  solar  cell (DSSC) dengan semikonduktor TiO 2 dan dye indigo carmine yang menghasilkan  arus  dan  teganga n  sebesar  1,37  μA  dan 68,47 mV.

## 5. Daftar Pustaka
[1]  Vo  Anh  Quan,  Degradation  of  the  solar  cell  dye sensitizer  N719  Preliminary  building  of  dye- sensitized  solar  cell,  Master  Thesis,  Roskilde University, Denmark,
[2]  Brian  O'regan,  Michael  Grätzel,  A  low-cost,  high- efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO 2 films, Nature ,  353,  6346,  (1991)  737 http://dx.doi.org/10.1038/353737a0
[3]  Michael Gratzel, Photoelectrochemical cells, Nature , 414, 6861, (2001) 338-344
[4] Catur  Hilman,  A  Sa’diah,  Analisis  Pemanfaatan Anthocyanin  Tumbuhan  Tropis  sebagai  Sensitizer pada  Dye-Sensitized  Solar  Cell  (DSSC),  Seminar Nasional Material, (2013).
[5]  GJ  Huang,  JB  Wang,  XL  Zhong,  GC  Zhou,  HL  Yan, Synthesis, structure, and room-temperature ferromagnetism  of  Ni-doped  ZnO  nanoparticles, Journal  of  Materials  Science ,  42,  15,  (2007)  6464- 6468 http://dx.doi.org/10.1007%2Fs10853-006- 1256-4
[6]  Joko  Suryadi,  Gunawan  Gunawan,  Abdul  Haris, Pembuatan dan Penentuan Nilai Efisiensi Sel Surya Berpewarna Tersensitisasi dengan Senyawa
Antosianin dari Buah Manggis (Garcinia mangostana L.)  sebagai  Pewarna  Pensensitisasi, Jurnal  Kimia Sains dan Aplikasi , 13, 3, (2010) 88-94
[7]  Devi Maryani, Gunawan Gunawan, Khabibi Khabibi, Penentuan  Efisiensi  DSSC  (Dye-Sensitized  Solar Cell)  yang  Dibuat  dari  Semikonduktor  ZnO  yang diemban  Fe3+  Melalui  Metode  Presipitasi, Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi , 15, 1, (2012) 29-35
[8]  Ratno Nuryadi, Efek Adsorpsi Dye ke dalam Lapisan TiO 2 dengan  Metode  Elektroforesis:  DSSC  Berbasis Lapisan  TiO 2 Terbuat  dengan  Metode  Slip  Casting dan Metode Elektroforesis, Jurnal Rekayasa Kimia & Lingkungan , 8, 1, (2011)
[9]  Yu-Chang  Liu,  Yun-Fang  Lu,  Yz-Zhen  Zeng,  Chi- Hung  Liao,  Jen-Chieh  Chung,  Tsong-Yang  Wei, Nanostructured  mesoporous  titanium  dioxide  thin film prepared by sol-gel method for dye-sensitized solar cell, International Journal of Photoenergy , 2011,
(2011) http://dx.doi.org/10.1155/2011/619069
[10] Qing  Dai,  Joseph  Rabani,  Photosensitization  of nanocrystalline  TiO 2 films  by  anthocyanin  dyes,
Journal  of  Photochemistry  and  Photobiology  A:
Chemistry , 148, 1, (2002) 17-24 http://dx.doi.org/10.1016/S1010-6030(02)00073-4
[11]  José  Ernesto  Ortiz  López,  William  A  Jacoby, Microfibrous  mesh  coated  with  titanium  dioxide:  a self-sterilizing, self-cleaning filter, Journal of the Air
&  Waste  Management  Association ,  52,  10,  (2002)
1206-1213 http://dx.doi.org/10.1080/10473289.2002.10470851
[12] Wilman Septina, D Fajarisandi, M Aditia, Pembuatan Prototipe Solar Cell Murah dengan Bahan Organik- Inorganik  (Dye-sensitized  Solar  Cell), Laporan Penelitian  Bidang  Energi,  Institut  Teknologi  Bandung.
Bandung , (2007)
[13] M  Malekshahi  Byranvand,  A  Nemati  Kharat,  L Fatholahi,  Z  Malekshahi  Beiranvand,  A  review  on synthesis  of  nano-TiO 2 via  different  methods, Journal  of  nanostructures ,  3,  1,  (2013)  1-9 http://dx.doi.org/10.7508/JNS.2013.01.001
[14] Hong  Zhu,  Jie  Tao,  Xiang  Dong,  Preparation  and photoelectrochemical  activity  of  Cr-doped  TiO 2 nanorods  with  nanocavities, The  Journal  of  Physical
Chemistry C , 114, 7, (2010) 2873-2879
http://dx.doi.org/10.1021/jp9085987
[15] ST Hussain, M Mazhar, Asima Siddiqa, Hina Javid, M Siddiq,  Cu-S  coped  TiO 2 nanophotocatalyst  for  the degradation  of  environmental  and  industrial pollutants, Catal. J , 5, (2012) 21-30